CN109212538A - 具有视差补偿的飞行时间深度映射 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及具有视差补偿的飞行时间深度映射。一种光学感测设备(20)包括光源(22)，该光源被配置为以相应角度朝目标场景发射一个或多个波束的光脉冲。感测元件(54)的阵列(40)被配置为响应于所述感测元件上光子的入射而输出信号。光收集光学器件(42)被配置为将所述目标场景成像到所述阵列上。控制电路(56)被耦接为致动所述阵列的仅一个或多个所选定的区域中的所述感测元件，每个所选定的区域包含所述阵列的一部分中的相应一组所述感测元件，所述光收集光学器件将被所述波束中一个波束照明的所述目标场景的对应区域成像到所述阵列的一部分中的相应一组所述感测元件上；并且被耦接为响应于所述对应区域与所述设备的距离来调整所述相应一组的成员。

Description

具有视差补偿的飞行时间深度映射
技术领域
本发明整体涉及深度映射，具体地讲涉及用于基于飞行时间(ToF)的感测进行深度映射的设备和方法。
背景技术
在许多深度映射系统(也称为3D映射或3D成像系统)中使用飞行时间(ToF)成像技术。在直接ToF技术中，光源诸如脉冲激光器朝向要被映射的场景引导光学辐射的脉冲，并且高速检测器感测从该场景反射的辐射的到达时间。(在本说明书和权利要求书的上下文中所使用的术语“光”和“照明”是指在可见范围、红外范围和紫外范围中的任何或所有范围中的光学辐射。)深度图中每个像素的深度值是得自输出脉冲的发射时间与从场景中对应点反射的辐射的到达时间之间的差值，这被称为光学脉冲的“飞行时间”。被反射回且被检测器接收的辐射脉冲也被称为“回波”。
一些基于ToF的深度映射系统使用基于单光子雪崩二极管(SPAD)阵列的检测器。SPAD也称为盖革模式雪崩光电二极管(GAPD)，是能够以数十皮秒量级的非常高的到达时间分辨率捕获各个光子的检测器。它们可在专用半导体工艺中或者在标准CMOS技术中制造。在单个芯片上制造的SPAD传感器阵列已在3D成像相机中进行了实验。Charbon等人在发表于TOF Range-Imaging Cameras(Springer-Verlag,2013)的“SPAD-Based Sensors”中提供了SPAD技术的综述。
为了实现有效检测，可将SPAD阵列与专用处理电路集成。例如，公开内容以引用方式并入本文的美国专利申请公布2017/0052065描述了一种包括第一阵列的感测元件(诸如SPAD)的感测设备，这些感测元件输出指示感测元件上单个光子的入射时间的信号。第二阵列的处理电路分别耦接至所述感测元件，并且包括选通发生器和存储器，选通发生器可变地在每个采集周期内为每个感测元件设置选通间隔的起始时间，存储器记录每个采集周期中每个感测元件上所述单个光子的入射时间。控制器处理每个感测元件的不同时间仓上相应计数的直方图，以推导和输出感测元件的相应到达时间值。
发明内容
下文描述的本发明的实施方案提供了改进的用于基于ToF的深度映射的设备和方法。
因此，根据本发明的一个实施方案提供了一种包括光源的光学感测设备，所述光源被配置为以相应角度朝目标场景发射一个或多个波束的光脉冲。感测元件阵列被配置为响应于感测元件上光子的入射而输出信号。光收集光学器件被配置为将目标场景成像到所述阵列上。控制电路被耦接为致动所述阵列的仅一个或多个所选定的区域中的感测元件，每个所选定的区域包含所述阵列的一部分中的相应一组感测元件，光收集光学器件将被这些波束中的一个波束照明的目标场景的对应区域成像到所述阵列的一部分中的相应一组感测元件上；并且响应于所述对应区域与设备的距离来调整所述相应一组的成员。
在所公开的实施方案中，感测元件所输出的信号指示感测元件上光子的相应到达时间，并且控制电路被配置为处理所述信号以便基于所述到达时间来计算与目标场景中所述对应区域的距离。在一个实施方案中，感测元件包括单光子雪崩二极管(SPAD)。除此之外或另选地，控制电路被配置为将所述一组中的感测元件所输出的信号组合在一起，以便计算所述一组上光子的平均飞行时间。
在一公开实施方案中，光源包括多个发射器，所述多个发射器被配置为同时朝目标场景的相应不同区域发射对应的多个所述波束。
在一个实施方案中，控制电路被配置为响应于所述距离而扩大所述阵列的所选定的区域，使得所选定的区域在所述对应区域位于设备附近时比在所述对应区域远离设备时包含更大数量的感测元件。
除此之外或另选地，该设备被配置为在从最小范围到最大范围的距离范围内感测从目标场景接收的光子，并且控制电路被配置为将所选定的区域的尺寸设置为足以包含在最大范围处场景的所述对应区域的被光收集光学器件投射到所述阵列上的第一图像，但小于在最小范围处场景的所述对应区域被光收集光学器件投射到所述阵列上的第二图像。
根据本发明的一个实施方案，还提供了一种包括光源的光学感测设备，所述光源被配置为沿传输轴朝目标场景发射一个或多个波束的光脉冲。感测元件阵列被配置为响应于感测元件上光子的入射而输出信号。光收集光学器件被配置为沿相对于所述传输轴横向偏移的接收轴将目标场景成像到所述阵列上。控制电路被耦接为致动所述阵列的仅一个或多个所选定的区域中的感测元件，每个所选定的区域包含所述阵列的一部分中的相应一组所述感测元件，光收集光学器件将被这些波束中的一个波束照明的目标场景的对应区域成像到所述阵列的一部分中的相应一组所述感测元件上，而响应于由于传输轴和接收轴之间的偏移导致的视差来设置所选定的区域的边界。
在本发明的一公开实施方案中，控制电路被配置为响应于所述对应区域与设备的距离来移位所述阵列的所选定的区域的边界，以便补偿所述视差。
除此之外或另选地，所述设备被配置为在从最小范围到最大范围的距离范围内感测从目标场景接收的光子，使得在最大范围处场景的所述对应区域的被光收集光学器件投射到所述阵列上的第一图像由于所述视差而相对于在最小范围处场景的所述对应区域的被光收集光学器件投射到所述阵列上的第二图像横向移位。控制电路被配置为将所选定的区域的边界设置成包含第一图像的全部，但只包含第二图像的一部分。
根据本发明的一个实施方案，还提供了一种用于光学感测的方法，该方法包括以相应角度朝目标场景发射一个或多个波束的光脉冲。目标场景被成像到感测元件阵列，感测元件阵列被配置为响应于感测元件上光子的入射而输出信号。感测元件仅在所述阵列的一个或多个所选定的区域中被致动，每个所选定的区域包含所述阵列的一部分中的相应一组所述感测元件，被这些波束中的一个波束照明的目标场景的对应区域被成像到所述阵列的一部分中的相应一组所述感测元件上。所述相应一组的成员响应于所述对应区域与所述阵列的距离而被调整。
在一些实施方案中，所述一个或多个波束沿传输轴被发射，而目标场景沿相对于传输轴横向偏移的接收轴被成像到所述阵列上，并且调整所述成员包括根据所述距离改变所述成员以便补偿传输轴和接收轴之间的视差。
结合附图，从下文中对本发明的实施方案的详细描述将更完全地理解本发明，在附图中：
附图说明
图1是根据本发明一实施方案的深度映射设备的示意性侧视图；
图2是根据本发明一实施方案的示意性地示出ToF检测阵列的框图。
图3为根据本发明一实施方案的仅成像SPAD阵列的元件的反射激光点的示意性前视图；
图4A-C是根据本发明一实施方案的在ToF检测阵列的操作中定义的一系列超像素的示意性前视图；并且
图5A-C是根据本发明另一实施方案的在ToF检测阵列的操作中定义的一系列超像素的示意性前视图。
具体实施方式
概述
公开内容以引用方式并入本文的美国专利申请公布2017/0176579描述了一种基于ToF的深度映射系统，其中所传输的激光脉冲的回波被二维阵列的单光子时间敏感感测元件(诸如SPAD)感测。通过经由专用控制电路单独寻址每个SPAD，每个SPAD的灵敏度(包括接通/关断状态)由其特定反向p-n结高电压控制。在扫描期间的任何时刻，阵列的只有要接收来自所发射波束的反射照明的区域中的感测元件被致动。因此，感测元件只有在其信号提供有用信息时才被致动。这种方法既降低背景信号，从而増强信号与背景的比例，又降低检测器阵列的电力需求。
在一些实施方案中，若干SPAD被分组在一起成为“超像素”，这意味着这些SPAD同时被致动，并且其由于入射光子而产生的脉冲被组合在一起以用于ToF测量的目的。在任何给定时间被致动的超像素是来自给定的被传输脉冲的反射光子预期要入射在上面的那些超像素。因此，如果被传输和被反射的波束紧密地聚焦，则被反射的脉冲将仅入射在单个SPAD或小的一组SPAD上，并且超像素需要仅包括几个相邻的SPAD。另一方面，当被反射的波束在SPAD阵列的较大面积上延伸时，使用较大的超像素是有利的。
如果被传输的和被反射的脉冲的波束路径是同轴的，则在给定角度方向上从基于ToF的映射设备传输的脉冲将始终被反射回到阵列中的相同SPAD或相同一组SPAD，而不管与所述脉冲被反射自的所述场景中的对象的距离是如何。这种同轴布置通常决定使用波束组合器，这导致信号损耗并且强加其他设计约束。因此，在下文所述的实施方案中，传输器和接收器被并排定位，在它们各自的光轴之间具有偏移。
然而，传输器和接收器之间的偏移导致视差的问题：接收沿给定角度方向传输的脉冲的反射的SPAD或SPAD组将根据与所述脉冲入射到的所述场景中的区域的距离而变化。此外，在非同轴构型和同轴构型两者中，SPAD阵列上反射点的尺寸通常将由于散焦而随着距离而变化，并且具体而言，对于近距对象而言可能比对于远距对象而言更大。为了适应反射点的位置和尺寸的这些距离相关的变化，可以使用大的超像素，其将捕获基本上所有被反射的光子，而不管与对象的距离是如何。然而，这种方法増加了SPAD阵列中产生的功率消耗和噪声，因为与为了在任何给定距离处接收来自所述对象的所有被反射光子所实际需要的相比，明显更大数量的SPAD被致动。这个问题对于远距对象而言尤其严重，来自远距对象的被反射光信号相对较弱。
本文所述的本发明的实施方案通过提供动态超像素来解决这个问题，所述动态超像素根据与目标场景的距离来改变其配置。因此，要接收来自以给定角度传输的波束的反射光的超像素的位置被选择，并且可被移位，以根据对象距离来适应视差效应。除此之外或另选地，超像素的尺寸被设置，并且可増大或减小，以便处理被反射点尺寸的变化。
所公开的实施方案提供了一种光学感测设备，该光学感测设备包括光源和感测元件阵列。光源以相应角度朝目标场景发射一个或多个波束的光脉冲，并且光收集光学器件将目标场景成像到感测元件阵列上，感测元件响应于入射光子而输出信号。在下文所述的实施方案中，光源包括发射器阵列，但本发明的原理另选地可以必要的变更而应用于被扫描光束，如在上面提到的美国专利申请公布2017/0176579中那样。
控制电路致动所述阵列的仅一个或多个所选定的区域中的感测元件，它们被定义为超像素。每个此类超像素包含所述阵列的一部分中的相应一组所述感测元件，光收集光学器件将被所发射波束之一照明的目标场景的对应区域成像到所述阵列的一部分中的相应一组所述感测元件上。控制电路根据所述对应区域与设备的距离来调整所述一组感测元件的成员。在一些实施方案中，这些调整包括扩大和缩小所述阵列的所选定的区域，使得所述超像素在所述对应区域位于设备附近时可比所述对应区域远离设备时包含更大数量的感测元件。
除此之外或另选地，在一些实施方案中，超像素边界可被设置并且可被移位以考虑视差，这是由于光收集光学器件的接收轴相对于光源的传输轴的横向偏移。(如上所述，传输轴和接收轴之间的偏移导致对应于给定超像素的场景的区域的图像随着所述区域与设备的距离而横向地移位)。在一些实施方案中，控制电路移位超像素的边界以便补偿这个视差，例如通过根据所述对应区域与设备的距离设置和移位超像素的边界来实现。在其他实施方案中，超像素的边界被设置以包含在对应于超像素的区域处于与设备相距最大范围处时被投射到阵列上的图像，而仅包含在所述场景的所述对应区域在最小范围处(在那里，预期所述阵列输出的信号总归将更强)时被投射到阵列上的图像的一部分。
系统描述
图1是根据本发明一实施方案的一种深度映射设备20的示意性侧视图。设备20包括传输(Tx)激光投影仪22和接收(Rx)相机24，其中相应的光轴26和28横向偏移基线偏移B，如图所示。
Tx激光投影仪22包括发射器阵列30，诸如同时发射相应波束的光脉冲的垂直腔面发射激光器(VCSEL)的单体阵列。准直光学器件32以不同的相应角度朝目标场景的对应区域投射这些波束。为了増加图示实施方案中被投射波束的数量，衍射光学元件(DOE)34将被投射波束图案分成多个相邻或重叠的副本，从而产生更密集的点图案在目标场景上延伸。设备的覆盖窗口36包括滤光器38，例如红外(IR)滤光器，以便阻止光学工作范围之外的光离开和进入设备。
Rx相机24包括感测元件阵列40，这些感测元件响应于入射光子而输出信号。在本实施方案中，感测元件包括SPAD、或者可能另一类型的单光子检测器，使得输出信号指示感测元件上光子的相应到达时间。光收集光学器件42将目标场景成像到SPAD阵列上，而带通滤光器44阻挡Tx激光投影仪的发射频带之外的入射光。
Tx激光投影仪22发射的波束中的每一者照明目标场景的对应区域，并且光收集光学器件42将该区域成像到SPAD阵列40的特定相应区域上。控制电路(图2中所示)致动仅这些特定区域中的相应组的SPAD，如上所述，并且在一些情况下，根据目标场景的所述对应区域与深度映射设备的距离来选择这些组的成员。这些距离通常在从预定义的最小值到预定义的最大值的特定设计范围上变化，在该设计范围上设备预期能够进行深度测量。
成员SPAD的选择尤其可考虑由于Tx和Rx轴26和28之间的偏移而导致的视差。如前所述，这个视差导致由于给定激光波束而产生的点被成像到其上的SPAD阵列40的区域根据与被所述波束照明的目标场景的区域的距离而横向移位。这个视差移位例如通过图1中从近距对象46和远距对象48反射的波束来进行例示。参考以下附图来描述可在选择用于致动的SPAD中应用的一些方法和标准的细节。
虽然本文中描述和附图中图示的实施方案涉及深度映射设备20的特定设计，但本发明的原理可类似地以必要的变更被应用于使用感测元件阵列的其他类型的光学感测设备，用于深度映射和其他应用二者。例如，Tx激光投影仪22可包括扫描器，该扫描器在目标场景上扫描单个波束或多波束阵列。又如，Rx相机24可包含其他种类的检测器，所述检测器除了飞行时间之外或代替飞行时间可检测反射光强度。此外，本文所述的超像素边界的基于距离的调整中的一些也适用于其中Tx激光投影仪和Rx相机同轴的设备(例如，具有合适的波束组合器)。所有此类另选实施方案被视为在本发明的范围内。
图2是根据本发明一实施方案示意性地示出Rx相机24的细节的框图。在这个实施方案中，SPAD阵列40包括集成寻址逻辑部件50以及处理电路52。这种类型的电路例如在上面提到的美国专利申请公布2017/0052065和2017/0176579以及美国专利申请公布2017/0179173中有所描述，所述美国专利申请公布的公开内容也以引用方式并入本文。
图示实施方案中的SPAD阵列40包括170×130个SPAD 54的可寻址矩阵。控制电路56与X和Y寻址逻辑部件50交互，以选择在任何给定时间要致动的SPAD 54。所选择的SPAD例如通过适当地设置偏置电压而被接通，以便响应于入射光子而发射脉冲，而其余SPAD被去激活。所述脉冲被工作于多个并行通道(在本示例中为135个通道，每个通道服务包括四个活动SPAD的超像素)的模拟前端(AFE)58放大和成形。选择逻辑部件60将AFE通道连接到相应的时间到数字转换器(TDC)62，这个时间到数字转换器输出指示脉冲到达时间的数字值，由锁相环(PLL)64同步。
直方图构建器66收集在一系列被传输脉冲上来自每个TDC通道的数字值的直方图68。基于这些直方图，读出(R/O)电路70输出每个超像素的ToF值(例如由直方图的模式给出)，因此定义目标场景的深度图。另选地或除此之外，处理电路52可完全输出每个超像素的原始直方图，以用于在控制电路中或者在系统中的其他位置进行进一步处理。当多个SPAD 54被一起组合成超像素时，来自所述超像素中任何SPAD的每个被检测到的光子的ToF馈入到公共直方图构建器电路中。在这个例子中，ToF值将代表这一组中的SPAD上信号光子的平均飞行时间。ToF值以及由活动SPAD输出的信号的其他特征可被反馈回控制电路56以供在后续调整中使用。
控制电路56选择在每个超像素72中要致动的那一组SPAD 54，并且自适应地调整这个组，从而设置和移位超像素边界。Rx相机24中的收集光学器件42将被每个被传输激光点照明的区域成像到SPAD阵列40的特定相应区域74上，如图2所示。(在该图中假定，被所述点照明的区域与深度映射设备20相距相同的相对大的距离。)因此，在图2中，控制电路56所选择的活动SPAD 54是激光点被成像到上面的那些，从而每个超像素72包括一组2×2个SPAD。控制电路56能够响应于被照明区域与深度映射设备的相应距离来调整超像素边界，这意味着在实践中，在任何给定时间点，所述超像素中的一些可能比其他超像素大，和/或可能使其边界相对于图2所示的情况横向移位。
超像素选择和控制
图3是根据本发明一实施方案的从目标场景的区域成像到阵列40中的SPAD 54上的被反射激光点80、82、84、86、88、90的示意性前视图。该图示出视差和散焦对给定激光波束所产生的点被收集光学器件42成像到其上的SPAD阵列的区域的尺寸和位置的影响，所述影响是所述激光波束照明的目标场景的区域与深度映射设备的距离的函数。在Tx和Rx轴26和28之间具有特定基线偏移(B)(图1)。图中的“像素”对应于阵列中的各个SPAD 54。与目标场景的距离可在多达两个数量级的范围上变化。
图3左侧的点80代表在激光波束入射在与深度映射设备20远离5m的目标场景的区域上时在SPAD阵列40上形成的图像；而右侧的点90代表在波束入射在仅15cm之外的区域上时的图像。点80覆盖直径(D1)大约两个像素的区域，而点90覆盖直径(D2)几乎三个像素的区域，这是由于收集光学器件42对图像的散焦(模糊)。同时，由于视差，点90的中心相对于点80移位约2.5个像素。这些特定结果是特定深度映射设备的光学特性和几何尺寸的函数，但散焦和移位的原理将应用于类似配置的其他深度映射设备。
为了处理散焦效应，控制电路56可扩大在短距离处接收来自目标场景的区域的光的超像素。因此，当目标场景的对应区域位于深度映射设备20附近时，每个此类超像素将包含比所述对应区域远离设备时更大数量的SPAD 54。
另选地，可保持超像素72相对小的尺寸而不管距离如何，使得超像素的尺寸足以包含被收集光学器件从远距对象投射到阵列上的照明点的图像(例如，2×2个像素)，但比从近距对象投射到阵列上的更大(散焦)图像小。由于近距对象一般而言将来自激光波束的大得多的光子通量返回到SPAD阵列40上，因此使用较小的超像素仍将在短范围处提供足够的信号，同时最小化在远范围处收集的较弱信号中的背景噪声。在此基础上，控制电路56甚至可静态地设置超像素边界，而不主动地适应视差效应，以包含从远距对象投射的照明点的图像的全部，而只包含从近距对象投射的图像的一部分。
图4A-C是根据本发明一实施方案的在SPAD阵列40的操作中定义的一系列超像素92、94、96的示意性前视图。这些附图以及图5A-C举例说明了控制电路56用以动态地移位超像素边界以便补偿由于上述视差效应所导致的激光点的图像随着与目标场景的对应区域的距离的移位的方法。在该示例中，超像素的位置根据距离而从用于近距区域的超像素92(图4A)移位经过中间距离处的超像素94(图4B)到达用于远距对象的超像素96(图4C)。
因为点位置由于视差而导致的移位根据范围是确定性的，所以控制电路56能够可靠地根据所测量的ToF改变超像素边界。每个超像素的边界可在多个离散步骤(如图4A-C所示)中递增到为所考虑的超像素给出最佳信号的位置。因此，例如，对于ToF<2ns(比30cm近的目标)可使用超像素92；对于2ns<ToF<10ns(与设备20相距介于30cm和1.5m之间的目标)可使用超像素94；而对于ToF>10ns(1.5m处及更远的目标)可使用超像素96。
图5A-C是根据本发明另一实施方案的在SPAD阵列40的操作中定义的一系列超像素100、102、104的示意性前视图。在该实施方案中，控制电路56初始将超像素边界设置为超像素100的大尺寸，其能够捕获来自目标场景的近距区域和远距区域二者的光子，如图5A所示。随着目标距离增大，控制电路56将超像素边界的一个边缘(图示示例中为右边缘)移位到超像素102的中间尺寸，如图5B所示，以减少由于不需要的SPAD 54而产生的背景，同时仍然捕获照明点的图像的全部。超像素104被减小到目标场景的区域的最小尺寸，其被发现为在与深度映射设备20相距大的距离处，如图5C所示。
虽然前述附图示出了用于超像素边界的动态调整的特定具体方案，但另选方案对于本领域的技术人员在阅读以上描述之后将是显而易见的，并且被认为落在本发明的范围内。因此，应当理解，上述实施方案以举例的方式进行引用，并且本发明并不限于上文具体示出并描述的内容。相反，本发明的范围包括上文所述的各种特征、以及本领域的技术人员在阅读以上描述之后会想到的在现有技术中没有公开的其变型形式和修改形式的组合和子组合。

Claims (20)

1.一种光学感测设备，包括：
光源，所述光源被配置为使一个或多个波束的光脉冲以相应角度朝目标场景发射；
感测元件的阵列，所述感测元件的阵列被配置为响应于感测元件上光子的入射而输出信号；
光收集光学器件，所述光收集光学器件被配置为将所述目标场景成像到所述阵列上；以及
控制电路，所述控制电路被耦接以致动所述阵列的仅一个或多个所选定的区域中的感测元件，每个所选定的区域包含所述阵列的一部分中的相应一组感测元件，所述光收集光学器件将被波束中的一个波束照明的所述目标场景的对应区域成像到所述阵列的所述一部分中的所述相应一组感测元件上，并且所述控制电路被耦接以响应于所述对应区域与所述设备的距离来调整所述相应一组中的成员。
2.根据权利要求1所述的设备，其中感测元件所输出的所述信号指示感测元件上所述光子的相应到达时间，并且其中所述控制电路被配置为处理所述信号以便基于所述到达时间来计算与所述目标场景中所述对应区域的距离的指示。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述感测元件包括单光子雪崩二极管(SPAD)。
4.根据权利要求2所述的设备，其中所述控制电路被配置为将由一组中的感测元件所输出的所述信号组合在一起，以便计算在该组上所述光子的平均飞行时间。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述光源包括多个发射器，所述多个发射器被配置为同时朝所述目标场景的不同的相应区域发射对应的多个波束。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路被配置为响应于所述距离而扩大所述阵列的所选定的区域，使得所选定的区域在所述对应区域位于所述设备附近时比在所述对应区域远离所述设备时包含更大数量的感测元件。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述光源沿传输轴发射所述一个或多个波束，而所述光收集光学器件沿相对于所述传输轴横向偏移的接收轴将所述目标场景成像到所述阵列上，并且其中所述控制电路被配置为根据所述距离调整所述成员以便补偿所述传输轴和所述接收轴之间的视差。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述控制电路被配置为响应于所述距离而移位所述阵列的所选定的区域的边界以便补偿所述视差。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述设备被配置为在从最小范围到最大范围的距离范围内感测从所述目标场景接收的光子，并且其中所述控制电路被配置为将所选定的区域的尺寸设置为足以包含在所述最大范围处所述场景的所述对应区域的被所述光收集光学器件投射到所述阵列上的第一图像，但比在所述最小范围处所述场景的所述对应区域的被所述光收集光学器件投射到所述阵列上的第二图像小。
10.一种光学感测设备，包括：
光源，所述光源被配置为沿传输轴朝目标场景发射一个或多个波束的光脉冲；
感测元件的阵列，所述感测元件的阵列被配置为响应于感测元件上光子的入射而输出信号；
光收集光学器件，所述光收集光学器件被配置为沿相对于所述传输轴横向偏移的接收轴将所述目标场景成像到所述阵列上；以及
控制电路，所述控制电路被耦接为致动所述阵列的仅一个或多个所选定的区域中的感测元件，每个所选定的区域包含所述阵列的一部分中的相应一组感测元件，所述光收集光学器件将被波束中的一个波束照明的所述目标场景的对应区域成像到所述阵列的所述一部分中的所述相应一组感测元件上，而响应于由于所述传输轴和所述接收轴之间的所述偏移导致的视差来设置所选定的区域的边界。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述控制电路被配置为响应于所述对应区域与所述设备的距离而移位所述阵列的所选定的区域的边界以便补偿所述视差。
12.根据权利要求10或11所述的设备，其中所述设备被配置为在从最小范围到最大范围的距离范围内感测从所述目标场景接收的光子，使得在所述最大范围处所述场景的所述对应区域的被所述光收集光学器件投射到所述阵列上的第一图像由于所述视差而相对于在所述最小范围处所述场景的所述对应区域的被所述光收集光学器件投射到所述阵列上的第二图像横向移位，并且
其中所述控制电路被配置为将所选定的区域的边界设置为包含所述第一图像的全部，但仅包含所述第二图像的一部分。
13.一种用于光学感测的方法，包括：
使一个或多个波束的光脉冲以相应角度朝目标场景发射；
将所述目标场景成像到感测元件的阵列上，所述感测元件的阵列被配置为响应于感测元件上光子的入射而输出信号；
致动所述阵列的仅一个或多个所选定的区域中的感测元件，每个所选定的区域包含所述阵列的一部分中的相应一组感测元件，被波束中的一个波束照明的所述目标场景的对应区域被成像到所述阵列的所述一部分中的所述相应一组感测元件上；并且
响应于所述对应区域与所述阵列的距离来调整所述相应一组的成员。
14.根据权利要求13所述的方法，其中感测元件所输出的所述信号指示感测元件上所述光子的相应到达时间，并且其中所述方法包括处理所述信号以便基于所述到达时间来计算与所述目标场景中所述对应区域的距离的指示。
15.根据权利要求14所述的方法，其中处理所述信号包括将一组中的感测元件所输出的所述信号组合在一起，以便计算在该组上所述光子的平均飞行时间。
16.根据权利要求13所述的方法，其中调整所述成员包括响应于所述距离来扩大所述阵列的所选定的区域，使得所选定的区域在所述对应区域位于所述阵列附近时比在所述对应区域远离所述阵列时包含更大数量的感测元件。
17.根据权利要求13-16中任一项所述的方法，其中所述一个或多个波束沿传输轴发射，而所述目标场景沿相对于所述传输轴横向偏移的接收轴被成像到所述阵列上，并且其中调整所述成员包括根据所述距离改变所述成员以补偿所述传输轴和所述接收轴之间的视差。
18.根据权利要求17所述的方法，其中改变所述成员包括响应于所述距离来移位所述阵列的所选定的区域的边界以便补偿所述视差。
19.根据权利要求18所述的方法，其中成像所述目标场景包括利用所述感测元件的阵列在从最小范围到最大范围的距离范围内感测从所述目标场景接收的光子，使得在所述最大范围处所述场景的所述对应区域的被投射到所述阵列上的第一图像由于所述视差而相对于在所述最小范围处所述场景的所述对应区域的被投射到所述阵列上的第二图像横向移位，并且
其中移位所述边界包括将所选定的区域的边界设置为包含所述第一图像的全部，但仅包含所述第二图像的一部分。
20.根据权利要求13-16中任一项所述的方法，其中成像所述目标场景包括利用所述感测元件的阵列在从最小范围到最大范围的距离范围内感测从所述目标场景接收的光子，并且其中调整所述成员包括将所选定的区域的尺寸设置为足以包含在所述最大范围处所述场景的所述对应区域的被投射到所述阵列上的第一图像，但比在所述最小范围处所述场景的所述对应区域的被投射到所述阵列上的第二图像小。
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